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物聯網 / 教學模組感測器

教學模組可支援之感測器:溫濕度、PM2.5、二氧化碳、光照度、紫外線、聲音、土壤濕度

GPIO(General Purpose Input Output)常見於開發版邊緣,以針腳(Pin)的形式呈現,這些針腳是開發版與外界連接與溝通的重要橋樑,進行資料傳輸、控制信號的通道,可以軟體設單一接腳為發送輸出 pinMode(D1,OUTPUT) 或接收輸入 pinMode(D2,INPUT),也可以處理數位訊號(digitalWrite(...)、digitalRead(...)、高低電位 LOW、HIGH),或類比訊號(analogWrite(...)、analogRead(...))。

★ 1-Wire 通訊協定

1-Wire 僅使用單一訊號線傳輸資料(半雙工),數據傳輸速率較低,優點為線路簡單,成本低廉,便於擴展和維護,常見於一些簡單的控制例如控制單一顆 LED 明滅,或者傳感器只需要供電然後接收資訊(例如接收溫度、濕度),都是使用這種模式。

一般而言,VCC 電源輸入、GND 接地用的這兩個接腳因有特殊且固定的用途,通常在計算通訊協定所使用的接腳時,是會被省略不計入的。

感測器DHT11 溫濕度感測器DHT22 溫濕度感測
圖片DHT11DHT22
型號Keyes DHT11Keyes DHT22
單位
溫度 ℃
濕度 %RH
溫度 ℃
濕度 %RH
測量範圍
溫度測量範圍:0~50℃
溫度測量精度:±2℃
濕度測量範圍:20~90%RH
濕度測量精度:±5%RH
分辨率:1℃;相對濕度 1%
資料讀取時間間隔 2 秒以上
溫度測量範圍:-40~80℃
溫度測量精度:±0.5℃
濕度測量範圍:20~90%RH
濕度測量精度:±2%RH
分辨率:0.1℃、相對濕度 0.1%
資料讀取時間間隔 2 秒以上
介面數位 1-Wire數位 1-Wire
接線
DATA -> D3
VCC
GND
DATA -> D3
VCC
GND
函式庫DHT sensor library for ESPxDHT sensor library for ESPx

 

★ UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)通訊協定

UART 好處是線路簡單,僅二個接腳 TX(發送)、RX(接收),但缺點是只能兩個裝置一對一連接 TX -> RX, RX <- TX( 發送 -> 接收、接收 <- 發送),以及速度不是很快。

感測器PM2.5 感測器二氧化碳感測器
圖片PM2.5CO2
型號
攀藤科技 PMS5003
攀藤科技 DS-CO2-20
單位μg/m³ppm
測量範圍
PM1.0(0.3~1.0 um)
PM2.5(1.0~2.5 um)
PM10(2.5~10 um)
有效範圍:0 ~ 500 μg/m³
最大範圍:≥ 1000 μg/m
有效測量範圍:400 to 3000 ppm
最大測量範圍:400 to 5000 ppm
精確度:400-3000 ppm +/- 50 ppm +/- 5%
介面數位 UART數位 UART
接線
TX -> RX
RX -> TX
VCC
GND
 上傳程式(USB-to-UART)時,需先將 PM2.5 感測器轉接板拔掉,以免程式上傳失敗
TX -> D6(自訂軟體串列埠接腳 RX)
RX -> D5(自訂軟體串列埠接腳 TX)
VCC
GND
UART 只能裝置一對一連接,使用自訂軟體序列埠
函式庫https://github.com/fu-hsi/PMS 

 

★ I2C(Inter-Integrated Circuit Bus)通訊協定,讀作 " I-squared-C "

I2C 與 UART 一樣使用兩個接腳 SCL(時脈)、SDA(資料),也是有線路簡單的好處,I2C 可以同時連接多個裝置,不似前述的 UART 僅能一對一,理論上 I2C 可以連接 112 個裝置(128 - 16 保留),透過 I2C Address 位址識別對哪個裝置發送或讀取資料。

I2C 另一優點是一般而言傳輸速度比 UART 快,但因 I2C 只有一條 SDA 數據傳輸線,I2C 在接收數據時無法發送數據,反之在發送時無法接收數據(半雙工),而 UART 有 TX(發送)、RX(接收) 兩條數據傳輸線,UART 則無此問題(全雙工)。

感測器OLED 螢幕光照度感測器紫外線感測器
圖片OLEDBH1750Sunlight
型號 GY-302Seed Grove Sunlight Sensor
單位 Lux 勒克斯
1 Lux =1 流明/平方公尺
紅外線 lm 流明
可見光 lm 流明
紫外線 UV index

感測範圍

尺寸:0.96 吋
解析度:128 x 64
IC:SSD1306

感測範圍:1 ~ 65535 Lux
BH1750 晶片

infrared light 紅外線
visible light 可見光
UV light 紫外線
波長:280-950 nm
介面數位 I2C(I2C 位址:0x3C)數位 I2C(I2C 位址:0x23)數位 I2C(I2C 位址:0x60)
接線
SCL -> D1
SDA -> D2
VCC
GND
SCL -> D1
SDA -> D2
VCC
GND
SCL -> D1
SDA -> D2
VCC
GND
函式庫https://github.com/ThingPulse/esp8266-oled-ssd1306https://github.com/claws/BH1750https://github.com/Seeed-Studio/Grove_Sunlight_Sensor

 

★ 類比感測器

NodeMCU 只有一個類比輸入接腳 A0,因此只能連接一個類比輸入感測器。

感測器聲音感測器土壤濕度感測器
圖片SoundSoil Moisture
型號DFRobot Gravity: Analog Sound Level MeterDFRobot Capacitive Soil Moisture Sensor
單位分貝 dBA%RH
測量範圍
測量範圍:30dBA~130dBA
測量誤差: ±1.5dB
頻率響應:31.5Hz~8.5KHz
Decibel Value(dBA) = Output Voltage(V) × 50
空氣中感測數值:乾土濕度 0 %RH
水中感測數值:潮濕土壤濕度 100 %RH
感測數值與濕度成反比
接線
AOUT -> A0
VCC
GND
AOUT -> A0
VCC
GND

 

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